Водородостойкая сталь
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении синтетического аммиака, гидрировании углей, при получении искусственного бензина и в других процессах химической, нефтяной, газовой промышленности. Сталь содержит, мас%: углерод 0,03-0,07; кремний 0,15-0,3; марганец 0,3-0,5; хром 19,0-21,0; никель 40,0-44,0; молибден 2,5-3,5; ниобий 0,2-0,4; двуокись тория 0,05-0,1; кальций 0,003-0,007; ванадий 0,15-0,3; вольфрам 0,1-0,2; железо - остальное. Технический результат: повышение водородоустойчивости. 1 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сталей, которые могут найти применение в технике при изготовлении синтетического аммиака, гидрировании углей при получении искусственного бензина, в других процессах химической, нефтяной, газовой промышленности.
Известна сталь, содержащая, мас.%: углерод 0,01-0,05, кремний 0,2-0,5; марганец 0,1-0,8; хром 19,0-21,0; никель 44,0-46,0; молибден 4,0-6,0; ниобий 0,8-1,2; двуокись тория 0,05-0,3; кальций 0,005-0,08; железо - остальное [1]. Такая сталь предназначена для работы и водородсодержащих газовых средах.
Задача изобретения состоит в повышении водородоустойчивости стали.
Технический результат достигается тем, что водородостойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ниобий, двуокись тория, кальций, железо, дополнительно включает ванадий и вольфрам, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,03-0,07; кремний 0,15-0,3; марганец 0,3-0,5; хром 19,0-21,0; никель 40,0-44,0; молибден 2,5-3,5; ниобий 0,2-0,4; двуокись тория 0,05-0,1; кальций 0,003-0,007; ванадий 0,15-0,3; вольфрам 0,1-0,2; железо - остальное.
В таблице приведены составы стали.
| Таблица | |||
| Компоненты | Состав, мас.%: | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Углерод | 0,03 | 0,05 | 0,07 |
| Кремний | 0,3 | 0,22 | 0,15 |
| Марганец | 0,5 | 0,4 | 0,3 |
| Хром | 19,0 | 20,0 | 21,0 |
| Никель | 44,0 | 42,0 | 40,0 |
| Молибден | 3,5 | 3,0 | 2,5 |
| Ниобий | 0,2 | 0,3 | 0,4 |
| Двуокись тория | 0,1 | 0,07 | 0,05 |
| Кальций | 0,003 | 0,005 | 0,007 |
| Ванадий | 0,3 | 0,22 | 0,15 |
| Вольфрам | 0,1 | 0,15 | 0,2 |
| Железо | остальное | остальное | остальное |
В составе стали компоненты проявляют себя следующим образом. Хром и никель обеспечивают высокую коррозионную стойкость стали. Молибден и ниобий упрочняют твердый раствор. Вольфрам увеличивает твердость и работоспособность стали при высоких температурах. Ванадий и кальций раскисляют сталь. Алюминий и кальций выполняют функцию раскислителей. Двуокись тория способствует уменьшению хрупкости стали при ее насыщении водородом.
Выплавка стали может быть проведена в вакуумной индукционной печи. Разливка стали осуществляется при температуре 1550-1570°С в слитки, которые в течение 1 ч выдерживают в плавильной камере, а затем охлаждают на воздухе. Перед испытанием образцы (прутки диаметром 50 мм) подвергают аустенизации при 1100°С в течение 2 ч с последующим охлаждением на воздухе и отпуском. Наводороживание образцов осуществляется в автоклаве при 700°С и давлении 50 МПа в течение 300 ч.
Содержание водорода в металле составляет 20-30 см3/100 г. Предел прочности стали на растяжение 880-900 МПа.
Источники информации
1. SU 971908 А1, С22С 38/48, 1982.
Водородостойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ниобий, двуокись тория, кальций и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ванадий и вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| углерод | 0,03-0,07 |
| кремний | 0,15-0,3 |
| марганец | 0,3-0,5 |
| хром | 19,0-21,0 |
| никель | 40,0-44,0 |
| молибден | 2,5-3,5 |
| ниобий | 0,2-0,4 |
| двуокись тория | 0,05-0,1 |
| кальций | 0,003-0,007 |
| ванадий | 0,15-0,3 |
| вольфрам | 0,1-0,2 |
| железо | остальное |
